Spin Pumping by a Moving Domain Wall at the Interface of an Antiferromagnetic Insulator and a Two-Dimensional Metal

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

A domain wall (DW) which moves parallel to a magnetically compensated interface between an antiferromagnetic insulator (AFMI) and a two-dimensional (2D) metal can pump spin polarization into the metal. It is assumed that localized spins of a collinear AFMI interact with itinerant electrons through their exchange interaction on the interface. We employed the Keldysh formalism of Green’s functions for electrons which experience potential and spin-orbit scattering on random impurities. This formalism allows a unified analysis of spin pumping, spin diffusion and spin relaxation effects on a 2D electron gas. It is shown that the pumping of a nonstaggered magnetization into the metal film takes place in the second order with respect to the interface exchange interaction. At sufficiently weak spin relaxation this pumping effect can be much stronger than the first-order effect of the Pauli magnetism which is produced by the small nonstaggered exchange field of the DW. It is shown that the pumped polarization is sensitive to the geometry of the electron’s Fermi surface and increases when the wave vector of the staggered magnetization approaches the nesting vector of the Fermi surface. In a disordered diffusive electron gas the induced spin polarization follows the motion of the domain wall. It is distributed asymmetrically around the DW over a distance which can be much larger than the DW width.

Авторлар туралы

A. Mal'shukov

Institute of Spectroscopy, Russian Academy of Sciences

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: malsh@isan.troitsk.ru
108840, Troitsk, Moscow, Russia

Әдебиет тізімі

  1. V. Baltz, A. Manchon, M. Tsoi, T. Moriyama, T. Ono, and Y. Tserkovnyak, Rev. Mod. Phys. 90, 015005 (2018).
  2. O. Gomonay, V. Baltz, A. Brataas, and Y. Tserkovnyak, Nat. Phys. 14, 213 (2018).
  3. H. Yan, Z. Feng, P. Qin, X. Zhou, H. Guo, X. Wang, H. Chen, X. Zhang, H. Wu, C. Jiang, and Z. Liu, Adv. Materials 32, 1905603 (2020).
  4. P. Wadley, B. Howells, J. ˇZelezn'y, C. Andrews, V. Hills, R. P. Campion, V. Novak, K. Olejnik, F. Maccherozzi, S. S. Dhesi, S. Y. Martin, T. Wagner, J. Wunderlich, F. Freimuth, Y. Mokrousov, J. Kunes, J. S. Chauhan, M. J. Grzybowski, A. W. Rushforth, K. W. Edmonds, B. L. Gallagher, and T. Jungwirth, Science 351, 587 (2016).
  5. J. ˇZelezn'y, H. Gao, K. V'yborn'y, J. Zemen, J. Maˇsek, A. Manchon, J. Wunderlich, J. Sinova, and T. Jungwirth, Phys. Rev. Lett. 113, 157201 (2014).
  6. R. Cheng, J. Xiao, Q. Niu, and A. Brataas, Phys. Rev. Lett. 113, 057601 (2014).
  7. H. B. M. Saidaoui, A. Manchon, and X. Waintal, Phys. Rev. B 89, 174430 (2014).
  8. A. C. Swaving and R. A. Duine, Phys. Rev. B 83, 054428 (2011).
  9. S. Takei, B. I. Halperin, A. Yacoby, and Y. Tserkovnyak, Phys. Rev. B 90, 094408 (2014).
  10. A. S. N'unez, R. A. Duine, P. M. Haney, and A. H. MacDonald, Phys. Rev. B 73, 214426 (2006).
  11. Y. Ohnuma, H. Adachi, E. Saitoh, and S. Maekawa, Phys. Rev. B 89, 174417 (2014).
  12. P. Zhang, C. T. Chou, H. Yun, B. C. McGoldrick, J. T. Hou, K. A. Mkhoyan, and L. Liu, arXiv:2201.04732.
  13. E. Cogulu, H. Zhang, N. N. Statuto, Y. Cheng, F. Yang, R. Cheng, and A. D. Kent, arXiv:2112.12238.
  14. K. A. Omari, L. X. Barton, O. Amin, R. P. Campion, A. W. Rushforth, P. Wadley, and K. W. Edmonds, J. Appl. Phys. 127, 193906 (2020).
  15. L. Frangou, S. Oyarzun, S. Auffret, L. Vila, S. Gambarelli, and V. Baltz, Phys. Rev. Lett. 116, 077203 (2016).
  16. P. Vaidya, S. A. Morley, J. Tol, Y. Liu, R. Cheng, A. Brataas, D. Lederman, and E. Barco, Science 368, 160 (2020).
  17. J. Li, C. B. Wilson, R. Cheng, M. Lohmann, M. Kavand, W. Yuan, M. Aldosary, N. Agladze, P. Wei, M. S. Sherwin, and J. Shi, Nature 578, 70 (2020).
  18. H. Wang, Y. Xiao,M. Guo, E. L.Wong, G. Q. Yan, R. Cheng, and C. R. Du, Phys. Rev. Lett. 127, 117202 (2021).
  19. R. Lebrun, A. Ross, S. A. Bender, A. Qaiumzadeh, L. Baldrati, J. Cramer, A. Brataas, R. A. Duine, and M. Kl¨aui, Nature 561, 222 (2018).
  20. O. Gomonay, T. Jungwirth, and J. Sinova, Phys. Rev. Lett. 117, 017202 (2016).
  21. S. K. Kim, G. S. D. Beach, K.-J. Lee, T. Ono, Th. Rasing, and H. Yang, Nat. Mater. 21, 24 (2022).
  22. C. O. Avci, E. Rosenberg, L. Caretta, F. Buttner, M. Mann, C. Marcus, D. Bono, C. A. Ross, and G. S. D. Beach, Nat. Nanotechnol. 14, 561 (2019).
  23. H. A. Zhou, Y. Dong, T. Xu, K. Xu, L. S. Tejerina, L. Zhao,Y. Ba, P. Gargiani, M. Valvidares, Y. Zhao, M. Carpentieri, O. A. Tretiakov, X. Zhong, G. Finocchio, S. K. Kim, and W. Jiang, arXiv:1912.01775.
  24. S. Velez, J. Schaab, M. S. Wornle, M. Muller, E. Gradauskaite, P. Welter, C. Gutgsell, C. Nistor, C. L. Degen, M. Trassin, M. Fiebig, and P. Gambardella, Nat. Commun. 10, 4750 (2019).
  25. Y. Tserkovnyak, A. Brataas, and G. E. W. Bauer, Phys. Rev. Lett. 88, 117601 (2002).
  26. Л. В. Келдыш, ЖЭТФ 47, 1515 (1964)
  27. Sov. Phys. JETP 20, 1018 (1965).
  28. В. Г. Барьяхтар, Б. А. Иванов, М. В. Четкин, УФН 28, 563 (1985)
  29. Usp. Fiz. Nauk 146, 417 (1985).
  30. J. Rammer and H. Smith, Rev. Mod. Phys. 58, 323 (1986).
  31. B. L. Altshuler and A. G. Aronov, in Electron-Electron Interactions in Disordered Systems, ed. by A. L. Efros and M. Pollak, North-Holland, Amsterdam (1985), Ch. 1.
  32. E. van der Bijl, R. E. Troncoso, and R. A. Duine, Phys. Rev. B 88, 064417 (2013).
  33. А. А. Абрикосов, Л. П. Горьков,ЖЭТФ 42, 1088 (1962)
  34. A. A. Abrikosov and L. P. Gor'kov, Sov. Phys. JETP 15, 752 (1962).
  35. М. И. Дьяконов, В. И. Перель, ЖЭТФ 33, 1053 (1971)
  36. Zh. Eksp. Teor. Fiz. 60, 1954 (1971).
  37. N. L. Schryer and L. R. Walker, J. Appl. Phys. 45, 5406 (1974).
  38. A. M. Kosevich, B. A. Ivanov, and A. S. Kovalev, Phys. Rep. 194, 117 (1990).
  39. S. K. Kim, Y. Tserkovnyak, and O. Tchernyshyov, Phys. Rev. B 90, 104406 (2014).
  40. E. G. Tveten, A. Qaiumzadeh, and A. Brataas, Phys. Rev. Lett. 112, 147204 (2014).
  41. А. Г. Аронов, Письма в ЖЭТФ 24, 37 (1976)
  42. Sov. Phys. JETP Lett. 24, 32 (1976).
  43. M. Johnson and R. H. Silsbee, Phys. Rev. B 37, 5312 (1988).

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML

© Russian Academy of Sciences, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».